汽轮机叶片静态频率测量实验系统设计

以STM32F427单片机为核心,设计开发了基于单片机的低成本汽轮机叶片静态频率测量实验系统,阐述了系统整体设计及单片机硬件设计与软件开发,对实验平台的特点进行了描述。实践表明,新的测量实验系统简化了传统的叶片静态频率测试方法,让学生能够独立完成实验,使学生专注于理解实验原理,验证叶片连接刚性、叶片长度等叶片状态改变时对自振频率的影响。     

失调叶片盘的动力响应研究

建立了一个计及叶片二阶自振频率和失调叶片盘模型，并根据此模型研究了叶片失调对其动力响应的影响。计算结果表明，当叶片按最接近于激振频率的那一阶自振频率调谐时，应幅值的增加是不明显的。     

振动诊断工程(旋转机械)软件包

(3)齿轮箱故障诊断程序 本程序通过输入齿轮齿数和轴的转速,计算出齿轮的啮合频率和齿轮故障特征频率,可诊断出齿轮均匀性磨损、径向间隙过大、不适当的齿轮游隙、齿轮负荷过大、齿面剥落、齿断裂、齿裂纹、点蚀、划痕和齿轮偏心等故障。简单易懂,便于操作,适用性强。 (4)滚动轴承故障诊断程序 本程序通过输入滚动轴承有关几何尺寸和参数,计算出滚动轴承的内环、外环和滚动体的固有频率,滚动体通过载荷方向产生的通过频率、冲击振动的间隔频率和故障特征频率,诊断出滚动轴承的内环、外环、滚动体和保持架等常见故障。 (5)汽轮机叶片故障分析程序 本软件为用户提供汽轮机叶片自振频率测试方法和自振频率计算程序,两者可相互校核,以便精确确定叶片自振频率。若用户不具备测试条件,可只用计算程序确定叶片自振频率。应用所确定的叶片自振频率计算出叶片分散率,应用解析法计算出叶片的动频率和叶片共振安全率。计算出的叶片分散率和叶片共振安全率的结果与相应的评定准则对比,可判断叶片安装制造质量和运行     

橡胶苗叶片介电参数的研究

为了能通过介电参数的检测,快速鉴别植物的生长状况。通过试验研究了橡胶苗离体叶片的生理电容和生理电阻与测量频率、测量电压的关系。试验结果表明,400Hz为较适宜的测量频率,而测量电压间无显著差异。且随着叶片离开植株时间的增加,叶片的电容值减少,电阻值增加。     

地空频率域电磁系统空心线圈传感器优化设计

针对地空频率域电磁法(GAFEM)的大范围、快速探测需求,研制了一种适用于GAFEM的高灵敏度、低噪声、低质量的空心线圈传感器(ACS)。首先,根据一维正演计算了收发距10 km处的等效面积归一化响应电压,进而确定传感器灵敏度和噪声水平的指标需求;然后,建立ACS的电路等效模型,并对电路噪声进行分析计算,引进拉格朗日乘子法来优化ACS的设计参数以达到灵敏度、噪声和质量指标要求;最后,根据优化参数设计空心线圈传感器,在电磁屏蔽室对其进行测试,结果显示在噪声参考频率(100 Hz)处,优化传感器噪声为0.09 pT/Hz~(1/2),灵敏度为14.7 mV/nT,总质量为1.25 kg。野外实验表明,地面同一测点处,本文优化ACS测量的磁场幅度与AMTC-30磁棒的测量值一致;且在空中飞行中,该ACS能获得有效磁场信号。     

航空发动机重要构件使用振动可靠性模糊评估

定义了叶片使用振动可靠性和固有振动可靠性,分析了影响叶片疲劳强度和自振频率的环境因素,建立了影响因素指标体系,定义了疲劳强度影响系数和自振频率影响系数,构建了影响系数的数学表达式。建立了工作环境中叶片疲劳强度和自振频率计算模型以及叶片使用振动可靠性的模糊模型,并将其应用于某航空发动机叶片的振动可靠性计算。本研究扩展了叶片振动可靠性的研究领域。     

波形腹板钢箱-混凝土组合梁桥的动力特性分析

为计算波形腹板钢箱?混凝土组合梁桥的弯曲自振频率,以兰州景中高速机场连接线的某座装配式波形腹板钢箱?混凝土组合梁桥为工程背景,采用有限元数值模拟和现场试验的方法对其动力性能进行了研究。首先,运用ANSYS软件建立了波形腹板钢箱?混凝土组合梁桥的有限元模型,模型的正确性得到了现场试验的验证;其次,分析了该桥在不同参数影响下自振频率和振型的变化规律。结果表明：使用本研究建模方法建立的有限元模型可以精确地模拟实际桥梁结构;相较于K型和方钢型横联,工字钢型横联可以更好地提高桥梁的整体刚度;横隔板间距在规范要求的范围内对桥梁自振频率的影响较小;波形钢腹板的厚度对桥梁扭转自振频率影响较大,其次是弯曲自振频率;弯曲自振频率拟合公式计算值与ANSYS计算值的差值在0.23%~1.89%不等,精度较高。研究结果可为该型桥动力特性分析提供参考依据。     

流劲式起重机伸缩臂架自振频率的计算

臂架是起重机金属结构的重要部件之一,其工作状态影响起重机的工作性能。通常臂架自振频率的计算多关注于工作平面,而对垂直于工作平面的臂架自振频率的计算则被忽视。文中根据流动式起重机臂架在垂直于工作平面的受力状态,建立了计算模型,并推出最低自振频率计算式。     

简支梁中裂纹参数的识别

结构中的裂纹对系统振动特性将产生一定的影响 ,一般来讲 ,裂纹参数与振动特性的改变之间很难有直接的函数关系 ,通过振动参数的改变来识别裂纹有一定的困难 ,本文经过计算证明 :对于受弯的两端简支梁 ,当裂纹较小时 ,梁的自振频率的变化率与裂纹参数之间存在明确的函数关系 ,利用这一函数关系 ,梁中的裂纹深度与裂纹位置可由自振频率的变化率计算得出。同时证明 :对于简支梁而言 ,单纯利用自振频率无法唯一地确定裂纹位置 ,只能唯一地确定裂纹的深度     

基于LHS冷却塔敏感性分析及频率估算

现有冷却塔结构自振频率主要基于有限元分析手段,缺乏简单有效的冷却塔自振频率估算公式。为解决该问题,以国内某179m高的大型冷却塔为基准塔,首先,通过改变结构典型参数(塔高、喉部高度、喉部直径、进风口高度和支柱截面积)获得基准塔的38个模型并进行动力特性分析,同时提炼出基频和倾覆频率随结构参数的变化规律;然后,用扰动法和拉丁超立方抽样(Latin hypercube sampling,简称LHS)两种方法进行结构自振频率参数的敏感性分析,获取了不同阶数下各参数的敏感因子,在此基础上,创新性地拟合提出考虑敏感因子权重值的多参数基频和倾覆频率的实用估算公式;最后,验证自振频率估算公式的精度,选择课题组已有研究的冷却塔进行了误差分析。揭示结构参数对大型冷却塔自振频率的敏感性具有重要意义,可为冷却塔结构抗风抗震设计、动力特性优化设计等提供指导。     

基于设计情形的叶片模态分析

针对某三叶片风扇,建立了叶片的有限元模型。通过对该模型进行模态分析,得到了叶片的固有频率和相应的模态振型,并分析了各阶振型下叶片的振动情况。通过不同的设计情形算例,分析了叶片材料弹性模量、泊松比、质量密度对叶片固有频率的影响。考虑叶片旋转工作状态下离心力会产生预应力的影响,通过加载旋转力矩,求解了多组设计情形的预应力下叶片的固有频率,计算结果表明,叶片的旋转状态会对叶片的振动特性产生影响,离心预应力会使叶片固有频率变大。     

带气膜阻尼悬臂平板的振动特性研究

针对航空发动机叶片振动疲劳损伤问题,建立了带振动能量耗散机制的气膜阻尼理论模型.将气膜内气体的流动分别等效为牛顿流体的流动和泊肃叶流体的流动,推导出气膜阻尼结构的阻尼比方程,研究了带气膜阻尼悬臂平板的振动特性.目的是为航空发动机风扇叶片气膜阻尼的结构设计提供理论依据和技术支撑.结果表明:泊肃叶流体能够考虑更多的振动能量...     

VIBRATION ANALYSIS OF TURBINE BASED ON FLUID-STRUCTURE COUPLING

The vibration of a Francis turbine is analyzed with the additional quality matrix method based on fluid-structure coupling （FSC）. Firstly, the vibration frequency and mode of blade and runner in air and water are calculated. Secondly, the influences to runner frequency domain by large flow, small flow and design flow working conditions are compared. Finally the influences to runner modes by centrifugal forces under three rotating speeds of 400 r/rain, 500 r/min and 600 r/rain are compared. The centrifugal force and small flow working condition have greatly influence on the vibration of small runner. With the increase of centrifugal force, the vibration frequency of the runner is sharply increased. Some order frequencies are even close to the runner natural frequency in the air. Because the low frequency vibration will severely damage the stability of the turbine, low frequency vibration of units should be avoided as soon as possible.     

风机叶片疲劳加载振动频率特性分析与试验

针对风机叶片疲劳加载过程振动特性,建立旋转偏心块驱动的叶片疲劳加载系统动力学模型。基于拉格朗日方程推导出系统的数学模型,利用平均法近似解析系统动力学方程,得出振动过程中电机转矩平衡方程。分析振动频率的变化规律,建立仿真模型,对系统频率捕获过程进行数值仿真,揭示系统的自同步振动特性。风机叶片疲劳加载试验表明:叶片在受迫振动时,叶片振动频率并不总等于驱动频率;驱动频率与叶片固有频率偏差较大时,叶片振动幅值及频率波动明显;频率偏差在较小区间范围(0.47~0.62Hz)时,偏心块驱动系统与叶片容易发生频率捕获,振幅较小并趋于稳定;在负载转矩较大而电机功率不足时,偏心块会发生转速跳变。     

大型混流式水轮机转轮叶片结构动力特性分析

转轮是水轮机结构中重要部件之一。比较不同单元类型对转轮叶片振动计算精度的影响，从推导的转轮叶片液固耦合运动方程出发，分别计算混流式水轮机转轮叶片在空气中和在工作流道中振动的主频与主振型。结果表明，叶片在水中的频率较空气中的频率有所降低，而且不同阶的频率降低值不同。     

离心力对金属热切圆锯片固有频率的影响

利用有限元软件分析了旋转离心力对金属热切圆锯片固有频率的影响,结果表明:离心力使锯片的固有频率有所提高,对于低阶频率尤其明显,因此研究锯片声振特性时应考虑离心力对固有频率的影响。     

冷锯机锯片的模态及谐响应分析

针对1800mm冷锯机锯片在锯切H型钢过程中出现剧烈横向振动并使锯片的使用寿命减短的问题,采用有限元法对不同厚度和夹盘直径锯片进行模态分析,分析结果表明通过改变夹盘直径能够改变锯片的固有频率,结合对锯片的谐响应分析,计算出不同频率下锯片的共振频率和共振峰值。研究表明,通过改变锯片的厚度和夹盘直径能够有效降低圆锯片的共振峰值同时为避开共振敏感区域提供合理的理论依据。     

表面反弹特性对透平叶片冲蚀率及振频影响的研究

采用多种叶片材质对应的反弹恢复系数,结合气固双向耦合颗粒随机轨道模型,对双级烟气透平内颗粒与叶片碰撞形成的冲蚀行为进行数值试验,分析叶片材质对其冲蚀率和冲蚀分布的不同影响程度,并预测叶片自振频率因冲蚀而发生的变化。数值分析表明,不同反弹恢复系数,叶片内弧近中径的冲蚀率会有明显差异,较大的反弹恢复系数,冲蚀率数值较大,而反弹恢复系数的变化对叶片自振频率的变化影响却不明显。研究结果将为叶片材质、表面处理工艺、涂层等选用,实现冲蚀率和冲蚀分布控制提供依据。     

KDP晶体单点金刚石飞切轨迹波纹误差辨识研究

频率辨识是消除或抑制KDP晶体超精密金刚石飞切轨迹波纹误差的重要前提。针对该问题,提出了一种基于空间频率变换的飞切轨迹波纹误差辨识方法。该方法通过提取表面飞切轨迹上的轮廓幅值,计算其波纹误差的空间频率,然后采用飞切线速度进行转换,获得时间域上的频率值,实现波纹误差特征频率的准确分离。将误差特征频率与切削振动频率、机床气浮主轴系统的固有频率进行对比分析,明确了气浮主轴在断续切削力作用下产生的自激振动和来自电机的受迫振动是导致KDP晶体金刚石飞切波纹误差的根本原因。在此基础上,通过对主轴驱动及结构的优化,工艺实验结果表明,大口径KDP晶体飞切后的PSD1(2.5~33mm)频段内波纹误差RMS值由53nm降低至12nm。     

叶片梯度角对压气机叶轮固有频率的影响规律

增压器叶轮固有频率分布对其可靠性寿命起至关重要的作用.为获取压气机叶轮几何尺寸对叶轮固有频率的影响规律,提出了与叶片厚度和叶片悬臂长度相关的叶片梯度角概念,采用Con-cepts NREC软件进行叶轮系列化设计,结合ANSYS有限元分析软件进行叶轮固有频率及强度模拟计算,并通过叶轮模态测试系统进行了8个代表性尺寸的铣削...